МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ

государственное образовательное учреждение

начального профессионального образования профессиональный лицей №71

Ростовской области

УТВЕРЖДАЮ

Зам. директора по УМР

____________ Л.В. Петрова

«__» ______________ 201_

Твердые сплавы по дисциплине: оп. 04. Основы материаловедения

Методическая разработка для учащихся

по профессии: 151902.03. Станочник (металлообработка)

2011

Рассмотрено и одобрено на заседании цикловой комиссии дисциплин профессионального цикла технологических профессий Протокол № ____ от «___»____20_г. Председатель цикловой комиссии __________________ Л. М Гуляева

Составлено в соответствии с рабочей программой дисциплины: ОП. 04. Основы материаловедение по профессии: 151902.03. Станочник (металлообработка)

Составитель:

Л. М Гуляева, преподаватель высшей квалификационной категории

Пояснительная записка

Методическая разработка «Твердые сплавы» составлена в соответствии с рабочей программой дисциплины: ОП. 04. Основы материаловедение по профессии: 151902.03. Станочник (металлообработка)

Методическая разработка «Твердые сплавы» содержит теоретический материал по изучению основных свойств, марок, применению металлокерамических и минералокерамических твердых сплавов. Дана информация о порошковой металлургии, видах литых твердых сплавов, их назначении и применении, а также приведены марки металлокерамических твердых сплавов используемых для режущего инструмента, их свойства и области применения.

В методической разработке «Твердые сплавы» указаны свойства, основные марки сплавов из минералокерамики и области их применения.

Методическая разработка «Твердые сплавы» учебный материал для усвоения профильных базовых знаний по дисциплине ОП. 04. Основы материаловедение по профессии: 151902.03. Станочник (металлообработка).

Приведены вопросы для самоконтроля по темам.

Методическая разработка может быть использована для теоретической и самостоятельной подготовки учащихся, для подготовки к практическим занятиям и производственной практике по профессии 151902.03. Станочник (металлообработка) и других смежных профессий.

Порошковая металлургия

По внешнему виду металлические порошки — это рассыпчатые кристаллические зерна (фракции) металлов размером до I мм.

По­рошки, полученные методом порошковой металлургии, идут на изготовление деталей и механизмов в машиностроении, приборо­строении и деталей общего назначения.

У этих материалов высокие физические, химические, механические и эксплуатационные свой­ства: высокая температура плавления, возможность получения за­данной плотности, пористости, а также высокой износостойкос­ти, твердости, специальные магнитные и электротехнические свой­ства, теплостойкость, жаропрочность и коррозионная стойкость.

Основными параметрами, характеризующими металлические порошки, являются размеры фракций и их форма.

Размеры фрак­ций колеблются от 10 до 500 мкм, а иногда до 1 мм.

Их форма может быть игольчатой, полой сферической, сферической, оско­лочной, пластинчатой или чешуйчатой.

Кроме того, порошки ха­рактеризуются физико-химическими параметрами, которые за­висят от массовой доли основного металла, примесей, газов, ме­таллических или иных загрязнений. К ним относятся химический состав, пикнометрическая плотность, структура массы порошка и др.

Качество получаемых изделий из порошков зависит от их технологических свойств: насыпной плотности, плотности утряс­ки, формуемости, прессуемости, температуры плавления, прес­сования и спекания, микровоспламеняемости и др.

В настоящее время в порошковой металлургии налажено про­изводство различных фильтров высокой очистки, фрикционных и антифрикционных изделий, пластин для наплавки режущих, Ударных, абразивных и других инструментов, электромагнитных, наплавочных конструкционных материалов, ферритов памяти и др.

Из порошков, содержащих железо и легированные элементы (стали и сплавы), изготавливают антифрикционные детали, конструкции и уплотнительные элементы.

Например, широкое приме­нение нашла высоколегированная сталь марки Х23Н18, изготов­ленная путем спекания порошков. Эта сталь применяется для изго­товления подшипников (вкладышей) скольжения. Если провести химико-термическую обработку (сульфидирование или борирование) этих вкладышей, то это исключает задиры, адгезию и создает мягкость скольжения вала.

Кроме того, такая пара может работать в агрессивных средах при повышенных температурах (до 600 °С).

Для изготовления уплотнительных деталей (кольца, проклад­ки, вкладыши) используют стали, полученные из металлических порошков на основе систем никель — хром и никель — графит. Эти детали находят применение в газовых турбинах и аппаратах (ак­тивная газовая среда, высокие давление и температура).

Сплавы, изготовленные из порошков на основе хрома, никеля и титана (Х65Н32, Х66Н30Т4, Х68Н20Т2), применяются для элек­тродов (сварка конструкций из высоколегированных сталей, ра­ботающих в агрессивных средах и при высоких температурах).

Порошковая металлургия выпускает порошки различных групп, назначения и класса, например конструкционные и инструмен­тальные материалы, в том числе углеродистые и легированные стали и сплавы.

На основе порошковой металлургии выпускаются легирован­ные порошковые стали сложного химического состава углерод — никель — медь — молибден — хром.

Незакаленные изделия из этих сталей имеют предел прочности _в= 430...685 МПа, относитель­ное удлинение = 2...5%; термически обработанные — _в = = 770... 1300 МПа, =1,0...3,5%.

Из высоколегированных порошков получают инструменталь­ные быстрорежущие стали (Р6М5ФЗ, Р6М5К5, Р12МФ5, Р12МЗФ2К8 и др.), которые применяются для изготовления ре­жущего инструмента, используемого для обработки деталей и за­готовок из высокопрочных и жаропрочных, в том числе нержаве­ющих, сталей и сплавов.

Практика показывает, что режущие свой­ства инструмента из этих сталей значительно выше, чем аналогичных сталей, полученных плавкой с последующим прока­том.

Они выдерживают высокий режим резания при повышенных температурах, красностойкость их — более 600 °С.

Например, ин­струмент из стали Р6М5К5 при рабочей температуре 650 °С будет иметь твердость 52 HRC.

Если стойкость инструмента из стали Р6М5К5, изготовленного прокаткой или литьем, при температу­ре 650°С и твердости 59 HRC будет 4 ч, то инструмент из анало­гичной марки, изготовленный из порошков, в этих же условиях будет иметь стойкость в 3 раза выше, т.е. до 12 ч.

Порошковая металлургия также освоила производство безволь­фрамовых быстрорежущих сталей (Р0М6Ф1, Р0М2ФЗ, РОМ 1 ОФЗ. Р0М10ФЗК8 и др.). Эти стали значительно дешевле, так как не содержат дорогостоящего вольфрама.

Они имеют плотную, мел­козернистую, равнородную и стабильную структуру. Режущий ин­струмент из этих сталей имеет более высокую стойкость и красно­стойкость.

Порошковая металлургия состоит из двух самостоятельных спо­собов производства:

-производства различных твердосплавных материалов (порошков, зерен, гранул, электродов, монолитов, по­луфабрикатов и готовых изделий)

- переработки твердосплавных материалов в изделия (напаиваемые пластинки, насадки для бу­рового и режущего инструмента, фильеры, электродные матери­алы, монолиты, электроконтакты, электромагниты и различные конструкционные детали).

В практике применяются следующие методы производства твер­досплавных материалов:

• физико-химический;

• термометаллургический;

• механический;

• комбинированный.